Метаболизм глутатиона в головном мозге. Метаболическое взаимодействие между астроцитами и ненейронами в защите против АФК

Glutathione metabolism in brain. Metabolic interaction between astrocytes and neurons in the defense against reactive oxygen species

Метаболизм глутатиона в головном мозге. Метаболическое взаимодействие между астроцитами и ненейронами в защите против АФК

Ralf Dringen, Jan M. Gutterer and Johannes Hirrlinger

Клетки головного мозга взрослого человека потребляют примерно 20% от всего кислорода, потребляемого организмом, хотя мозг составляет всего лишь 2% от массы тела человека. АФК, постоянно образующиеся в ходе окислительного метаболизма, генерируются в большом количестве в мозговой ткани. Важным компонентом клеточной детоксификации АФК является антиоксидант глутатион. Основной акцент данного обзора сделан на современные данные о метаболизме глутатиона в культуре нейронов и астроцитах мозга. Эти два типа клеток используют различные предшественники для глутатиона. Глутатион участвуют в нейтрализации экзогенных перекисей астроцитами и нейронами. В сокультуре астроциты защищают нейроны от токсичности АФК. Одним из механизмов подобного взаимодействия является поставка астроцитами предшественников глутатиона для нейронов.

Ключевые слова: астроциты, глутатион, нейродегенерация, нейроны

АФК постоянно образуются в ходе окислительного метаболизма. АФК включают в себя как неорганические молекулы, например, перекись водорода и гидроксильные радикалы, так и органические молекулы, как алкоксильные и пероксильные радикалы. Для того, чтобы предотвратить повреждения, вызванные АФК, такие как поперечные разрывы ДНК, ПОЛ и перекисное окисление белков, в ходе эволюции разработаны механизмы, которые утилизируют или же предотвращают образование АФК. К примеру, удаление перекиси водорода и супероксида предотвращает образование высоко реакционно-способного гидроксильного радикала, который образуется в ходе железо-катализируемой реакции Фентона или реакции Хабера-Вайса [1]. Избыточное образование АФК и/или снижение антиоксидантной системы клеток вызывает окислительный стресс, который способен нарушить клеточные функции.

ПО сравнению с другими органами, мозг в значительной степени находится в опасности в плане образования и детоксификация АФК. Клетки головного мозга взрослого человека потребляют примерно 20% от всего кислорода, потребляемого организмом, хотя мозг составляет всего лишь 2% от массы тела человека [2]. Это указывает на образование большого количества АФК в ходе окислительного фосфорилирования в ткани мозга. Более того, сообщалось о значительно более высоком содержании железа в некоторых отделах мозга [3], которое катализирует образование АФК. К тому же, головной мозг должен быть наиболее восприимчив к АФК, так как он содержит большое количество липидов с полиненасыщенными жирными кислотами, являющимися мишенями ПОЛ. Более того, мозг содержит слишком малые to moderate активности супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионпероксидазы (GPx) по сравнению с почками и печенью [4]. Подобные недостатки головного мозга должны рассматриваться с той позиции, что гибель нейронов во взрослом возрасте не может быть компенсирована генерацией новых нейронов. Несмотря на это, мозг способен функционировать в течение долгой человеческой жизни, указывая на наличие эффективной антиоксидантной системы. Однако, баланс между обазованием АФК и антиоксидантными процессами может нарушаться, как это и происходит в ходе ряда неврологических расстройств. Наиболее явное подтверждение нарушения метаболизма глутатиона как важного фактора, участвующего в патогенезе нейродегенеративных расстройств было получено на примере болезни Паркинсона. вовлечение нарушенной системы глутатиона в неврологические нарушения описано в обзоре Schulz et al [5]. В связи с этим, недостаточность митохондриальных функций может играть важную роль. Недавно были обобщены данные о глутатионе и оксиде азота в отношении к функции митохондрий [7].

Дата добавления: 2015-10-30